Taguchi yöntemiyle optimize edilen 3B baskı donatılı geopolimer kirişlerin mekanik ve dayanıklılık özelliklerinin deneysel ve sayısal olarak incelenmesi
Experimental and numerical investigation of the mechanical and durability properties of 3D printed reinforced geopolymer beams optimized using the Taguchi method
- Tez No: 993553
- Danışmanlar: PROF. DR. ÖZLEM ÇAVDAR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gümüşhane Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Çimento üretiminde yüksek enerji tüketimi ve zararlı karbondioksit gazlarının salınımı nedeniyle, alternatif bağlayıcıların araştırılması gerekli hale gelmiştir. Bu çalışmada, farklı oranlarda endüstriyel atıkların kullanımı ile elde edilen geopolimer harçlar ve farklı filamentlerle üretilen 3B baskı donatılar kullanılarak üretilen kirişlerin mekanik, dayanıklılık özelliklerinin, deneysel ve sayısal olarak incelenmeleri amaçlanmıştır. Ana bağlayıcı olarak yüksek fırın cürufu ve uçucu kül kullanılmıştır. Katkı malzemesi olarak ise mermer tozu, maden atığı ve titanyum dioksit kullanılmıştır. Karışım oranlarının optimizasyonu, Taguchi L27 ortogonal matrisi kullanılarak gerçekleştirilmiş olup, üç farklı seviye ve altı farklı parametre değerlendirilmiştir. Alkali aktivatör olarak üç farklı molaritede (8M, 10M, 12M) sodyum hidroksit çözeltisi ve sodyum silikat kullanılmıştır. Numuneler 7, 28, 56 ve 90 günlük kür sürelerinde birim kütle, eğilme dayanımı, basınç dayanımı ve ultrasonik dalga hızı testlerine tabi tutulmuştur. En yüksek basınç dayanımının 90 günlük numunelerde 65.75 MPa olarak elde edilmiştir. Varyans analizi (ANOVA) sonucunda, kür sıcaklığının mekanik performans üzerinde en etkili parametre olduğu belirlenmiştir. Yapılan istatistiki analizler sonucunda elde edilen optimum oranlar belirlenmiş ve geopolimer kirişlerin performansını artırmak amacıyla üç farklı filament türü ve 3B baskı ile üç farklı model (standart, küresel ve çapraz bağlı) donatı kullanılarak numuneler üretilmiştir. Böylece pratikte uygulaması zor olup, 3B baskı yöntemi ile mümkün olabilen 3B donatı türleri üretilerek, bunların mekanik özelliklere etkisi incelenmiştir. Deneysel sonuçları karşılaştırmak amacıyla üretilen kiriş numunelerin üç boyutlu sonlu eleman modelleri oluşturularak sayısal analizleri yapılmıştır. PPS CF15 çapraz bağlı kirişte deneysel 1.8 mm ve sayısal 1.82 mm deformasyon değerleriyle yüksek uyum göstermesi modelin doğruluğunu ortaya koymaktadır.
Özet (Çeviri)
Increasing costs due to high energy consumption and harmful carbon dioxide emissions in cement production have necessitated research into alternative binders. This study aims to experimentally and numerically investigate the mechanical and durability properties of beams produced using geopolymer mortars obtained by using industrial wastes at different ratios and 3D-printed reinforcements produced with different filaments. High furnace slag and fly ash were used as the main binding materials. Marble powder, mining waste, and titanium dioxide were used as additives. The optimization of the mixture ratios was performed using the Taguchi L27 orthogonal matrix, and three different levels and six different parameters were evaluated. Sodium hydroxide solution and sodium silicate were used as alkali activators. The samples were subjected to unit mass, flexural strength, compressive strength, and ultrasonic wave velocity tests at curing periods. The highest compressive strength was obtained as 65.75 MPa in 90-day specimens. As a result of the analysis of variance, curing temperature was determined to be the most influential parameter on mechanical performance. The optimal ratios obtained as a result of statistical analyses were determined, and samples were produced by 3D printing to improve the performance of geopolymer beams. Thus, 3D reinforcement types were produced, and their effect on mechanical properties was investigated. Three-dimensional finite element models of the produced beam specimens were created and numerical analyses were performed. The high agreement between the experimental 1.8 mm and numerical 1.82 mm deformation values in the PPS CF15 braced beam demonstrates the accuracy of the model.
Benzer Tezler
- Eklemeli imalat ile farklı matrisli cam elyaf takviyeli filamentler kullanılarak üretim, karakterizasyon, optimizasyon ve üretken tasarım metodolojisi tabanlı bir endüstriyel uygulama
Production, characterization, optimization using different matrix glass fiber reinforced filaments with additive manufacturing; Industrial application based on generative design
NURİ KARAKUŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiMarmara ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SELİM HARTOMACIOĞLU
DOÇ. DR. ŞAKİR YAZMAN
- Investigation of process conditions in the preparation of biobased polyethylene masterbatch and development of innovative masterbatches
Biyoesaslı polietilen konsantre boya hazırlanmasında proses şartlarının incelenmesi ve yenilikçi biyoesaslı konsantre boyaların geliştirilmesi
MERT YÜCETÜRK
Doktora
İngilizce
2025
Polimer Bilim ve Teknolojisiİzmir Katip Çelebi ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ÖZGÜR SEYDİBEYOĞLU
- Farklı tahıl kepeklerinden ultrasound ön uygulamalı diyet gıda lifi üretimi: Taguchi yöntemi ile optimizasyon
Ultrasound pre-applied diet food fiber production from different grain brans: Optimization with the Taguchi method
HAFIZA TANRISEVDİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Gıda MühendisliğiErciyes ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MAHMUT DOĞAN
- Improvement of electrical and photocatalytic properties of boron-doped ZnO nanorods and synthesis design optimization by taguchi approach
Bor-katkılı ZnO nanorodlarinin elektriksel ve fotokatalitik özelliklerinin geliştirilmesi̇ ve taguchi yaklaşımı ile sentez tasarımının optimizasyonu
ERAY TABAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Biyomühendislikİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BİRGÜL BENLİ
- Çok yanıtlı taguchı deney tasarımı yöntemiyle çelik yüzeylerinde oluşturulan termo-kimyasal kaplama özelliklerinin incelenmesi
Investigation of the properties of thermo-chemical coatings formed on steel surfaces by using multi-responsive taguchi experimental design method
ÇİĞDEM CEBECİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Metalurji MühendisliğiSakarya Üniversitesiİmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞADUMAN ŞEN